利用集成收发器简化AISG控制系统设计
第三代（3g）无线网络用于提供数据密集型智能手机所需的高速数据服务，而部署这样的基础架构成本非常昂贵，而且部分地区的覆盖率存在明显不足。为了解决这两个问题，天线接口标准组织（aisg）制定了开放式接口协议，用于支持智能天线系统。aisg规范允许以数字方式远程控制、监测无线基础架构，根据不断变化的覆盖范围要求动态优化网络，尤其是，借助这一协议可以实现天线的远程遥控（ret）。因为该开放式标准把电信公司从专有方案中解放出来，并可保护其基础设施的投资，很快被电信公司广泛采用。进而，基站和天线制造商也受益于标准化技术，大大提高了生产规划的效率。
基站系统和aisg
典型的基站系统（图1所示）中，天线塔台顶部的设备和地面控制设备之间通过同轴电缆进行rf数据通信。塔台放大器（tma）为低噪声前置放大器，安装在塔顶天线的后方，位于rf数据接收通路，其主要功能是提高接收信号的信噪比。地面设备包括双工器滤波器（用来分离发送和接收通路的两个不同频率）、发送功率放大器和接收器放大器。为了监测塔台设备工作是否正常，需要一套报警系统，并通过单独的电缆将报警信息从塔台发送到地面控制设备。
图1.aisg之前的基站系统架构。
2004年之后，3g无线网络标准规定必须动态控制天线的倾角并调节其位置，以优化信号的发射。调节设备称为ret，被增加到塔台设备。随后很快推出了aisg标准协议，主要目的是采用标准通信协议从地面远程控制ret装置。
图2所示系统为符合aisg标准协议的基站系统架构，也可按照该协议传输报警信息。由于aisg数据为低频调制，可利用相同电缆来传输射频数据，处理aisg信号。这种多功能性降低了布线要求。此外，利用t型网络装置，还可能在同一同轴电缆上同时承载地面到塔台设备的供电电源（典型值为30v）。
图2.采用aisg标准的基站系统架构。
aisg应用基础
aisg定义了基站和塔台设备之间的通信协议，采用2.176mhz正弦载波，开关键控（ook）调制。通信为双向、半双工主（基站）从（塔台）架构。来自基站的命令控制改变天线的倾角（ret），同时还可监测塔台设备的状态，例如ret和tma。
可以利用分立元件或方案实现aisg收发器，设计中会用到有源或无源滤波器、不同的ook调制和解调电路，以及总线仲裁逻辑电路及放大器。通过各种设计渠道实现标准要求，任何推向市场的产品也都需要创建一个透明方案实现aisg。
图3给出了一个利用分立元件构建的收发器示例，简单的ook调制器可由模拟开关实现。但是，考虑到极其严格的aisg辐射要求，对带通滤波器设计提出了相当大的挑战，需要一个5阶或6阶的滤波器。接收器利用相同的选频滤波器、峰值解调器和数据恢复比较器。
图3.aisg收发器的分立方案。
首款全集成收发器
利用集成方案可大幅减少实现aisg通信所需的元件数量，max9947是目前市场上唯一一款单芯片aisg收发器。芯片集成了发送器、接收器和有源滤波器，与分立方案相比可有效简化设计、降低费用，有助于缩短aisg方案的实施时间。
max9947发送器包括ook调制器、带通滤波器（以满足aisg频谱辐射要求，工作在2.176mhz附近）和输出电平可配置的输出级放大器。接收器包括带通滤波器（工作在2.176mhz中心频率附近，200khz带宽）、ook解调器和用于恢复数字信号的比较器。器件支持aisg标准规定的三种数据率：9.6kbps、38.4kbps和115.2kbps。
图4和图5给出了max9947的功能框图，以及基站（图4）和塔台（图5）的aisg系统方案。txout处的ook信号和rxout恢复的数字信号分别如图6和图7所示。
图4.基站aisg功能框图。fpga将数据发送到max9947并从max9947接收数据，max9947调制/解调同轴电缆的ook信号。
图5.塔台aisg系统框图。aisg收发器连接电缆端的ook信号和max13486e rs-485接口收发器左侧的rs-485数字信号。max9947的方向输出（dir）驱动rs-485收发器的方向控制。
自动方向控制
塔台上可能有多个天线，带有多个ret和tma。所有这些设备通过rs-485总线以菊花链方式连接。max9947 （用于调制/解调同轴电缆的ook信号）通过rs-485收发器（例如max13486e）连接到rs-485总线（图5）。
max9947提供自动方向控制输出（dir），便于塔台设备（从设备）的rs-485总线仲裁，无需微控制器介入。基站（主设备）决定数据流的传输方向，而塔台设备（从设备）对信息进行解码并响应主控制器的命令。收发芯片的方向控制输出省去了微控制器对rs-485总线从设备的仲裁。
当数据来自基站并在rxout解调输出时，收发芯片的方向控制输出dir置为高电平，将max13486置于有效发送模式，以驱动rs-485总线。最后一个停止位之后，经过16个位时钟周期释放dir。这一时间间隔符合aisg协议，协议要求总线在20比特周期内释放总线（图8）。
图6.max9947对txin输入数据进行调制，产生ook信号（txout），数据速率为9.6kbps。
图7.max9947对rxin输入的ook信号进行解调，在rxout端恢复出数字数据。数据速率为9.6kbps。
图8.rxout解调数据输出最后一位之后，经过16个位时钟周期释放max9947的方向控制输出（dir）。数据速率为115.2kbps。
默认条件下，数据由rs-485总线传送到max9947收发器的txin输入。此时，dir输出为低电平，总线接口芯片max13486e处于接收模式。
收发器芯片的方向控制输出节省了微控制器驱动接口的使能控制。
结论
aisg为电信厂商提供了实现基站和塔台设备通信的标准协议。集成aisg收发器芯片，例如max9947，是aisg关于ook调制、解调协议的全集成方案，利用单芯片解决方案可有效节省设计空间、成本，简化塔台设备的数据流仲裁。
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